Energía Solar en Procesos Cerveceros en Chile

La dinámica del sector cervecero hace indispensable que las empresas estén atentas a las evoluciones en términos de requerimientos por parte del cliente y competitividad de su producción. Un factor muy importante en la producción de cerveza es el consumo de energía eléctrica y térmica. La inversión en eficiencia energética e innovación es una medida y una opción sólida para innovar en Chile es aprovechar el abundante recurso solar, sobre todo en la parte norte y central del país. En esta línea, la integración de energía solar en procesos cerveceros resulta muy atractiva al reducir el uso de combustibles fósiles y el consumo eléctrico. Adicionalmente, una ventaja específica para el sector cervecero es la correlación entre el aumento de la producción y una mayor irradiación solar en los meses de verano.

El Centro de Tecnologías para Energía Solar (CSET) de Fraunhofer Chile Research (FCR) es un centro de investigación y excelencia que se desempeña en asesoría a la industria chilena para desarrollar proyectos en energía solar con las tecnologías aptas y más ventajosas desde el punto de vista económico. Su misión es contribuir significativamente a la implementación de energía solar, económica, segura y socialmente justa, pavimentando el camino para una economía más sustentable y ayudando a reducir las emisiónes de carbono. El trabajo empezado con Cervecería Guayacán en el año 2019 es un ejemplo que demuestra las ventajas del uso del recurso solar local para la industria cervecera. Las buenas experiencias de Guayacán con una previa planta fotovoltaica (PV) motivó la empresa a trabajar junto a Fraunhofer CSET para planificar una nueva planta cervecera con un alto grado de integración de energía solar y posiblemente ser la primera cervecera chilena sin emisiones de carbono.

Integración de energía solar térmica

Una segunda medida para bajar los costos y mejorar la huella de carbono en la elaboración de cerveza es la integración de calor solar en los procesos que requieren calentar agua. La energía térmica es necesaria para precalentar el agua para la maceración, en la misma maceración y en la sucesiva ebullición (Figura 2), y luego en las operaciones de limpieza. De hecho, la demanda de calor en el proceso cervecero es mayor que la demanda de electricidad.

Después de la fase conceptual del proyecto, las alternativas de diseño del sistema y/o tamaño tienen que ser evaluadas y comparadas. Esto se hace mediante simulaciones en programas especializado, que toman en cuenta un año de operación con condiciones variables (cantidad de producto, variables meteorológicas y otras). Los resultados de la simulación en términos de ganancia de energía, junto a los datos de los precios de los equipos del sistema solar, permiten calcular un precio promedio de la energía para vida útil de la planta y compararlo con los costos de un sistema convencional.

En este caso se comparó un escenario de sistema solar de colectores planos de 96m², con uno de la mitad en tamaño (48 m²). La Figura 4 muestra el resultado del análisis técnico-económico del proyecto en Cervecería Guayacán. El campo solar más grande conlleva no sólo mayor aporte energético, sino también las mayores ganancias en términos económicos.

Este estudio completo sobre la integración solar eléctrica y térmica en una planta cervecera ha llegado a algunas conclusiones interesantes:

- La incorporación en un sistema fotovoltaico bien dimensionado y conectado a la red bajo el concepto de generación distribuida es absolutamente competitivo, disminuyendo gastos de electricidad y emisiones de CO₂.

- El uso de colectores solares planos para producir calor para el proceso también es una medida que baja el consumo de combustible y la huella de carbono.

El desafío mayor en el estudio de este caso ha sido la coordinación entre la producción de calor solar y la producción cervecera, el que fue abordado de manera exitosa. El análisis técnico-económico de diferentes alternativas revela que el escenario con el campo solar más grande y la cubertura de demanda mayor (79%) es no sólo el más ecológico, sino el que reduce más los costos de energía, siendo una alternativa muy atractiva para una próxima inversión. Con esto, la propuesta final para Guayacán queda completamente lista para ser implementada, lo que sería un proyecto pionero en la integración completa de energía solar en la elaboración de cerveza en Chile.